充填采煤技术现状与发展探讨

摘 要：本文在对发展充填采煤技术的重要意义进行分析的基础上，重点探讨了高水材料充填技术、矸石充填技术以及部分充填采煤技术的应用现状，并以此作为基础，对充填采煤技术的发展趋势进行了探讨，希望能为充填采煤技术的发展提供参考。

关键词：充填采煤;矸石充填;高水材料充填

一、发展充填采煤技术的重要意义

（一）合理解决传统充填材料的供需问题。因为煤矿采掘作业过程中产生的工业废弃物相对较少，完全填补采空区难以实现。因此，传统采煤作业过程中，充填作业不但会增加煤矿公司增加充填材料的成本，而且供需难度也较大。通过利用充填采煤技术可以高效的利用固体废弃物对采空区进行充填，在保证生产安全的同时，降低了生产成本。

（二）保持采矿―充填的基本循环。在整个采煤作业过程中，矿产资源的开采和充填作业是相辅相成的，在持续的开采过程中需要进行不断的充填，需要两者相互配合完成整个生产过程。但是，部分煤矿公司在开采作业过程中往往将管理和生产的重点置于煤矿的开采层面，导致当前煤矿的开采实现了机械化，而不重视充填技术的创新发展。而通过发展充填采煤技术能够有效的平衡开采―充填的生产环节，使得整个煤矿生产与采掘行业能够得到持续发展[1]。

二、充填采煤技术发展现状

（一）高水材料充填技术。高水材料充填技术是当前应用最为广泛，最受欢迎的一种充填采煤技术。其中，所使用的高水材料主要成分是高铝水泥、速凝剂、石膏，水，生石灰、悬浮剂以及解凝剂等，混合构成了一种液体凝胶类材料。配比形成的高水材料不但流动性极佳，而且能够快速凝固、强度增加巡视，从而达到有效的固水目的，保证水占比较大的液体类充填材料能够在短时间内凝固成为高强度的固体。由于高水类材料中水的占比较大，这就降低了材料对固体类城府的需求，从而解决了煤矿生产现场缺少固体填充材料的问题，能够保证充填开采技术得以实施，降低了生产成本。同时，使用高水材料进行充填作业的系统相对较为简单，对设备的相关要求较低，总的投入成本较低，从而解决资金方面的问题。但是，高水材料充填作业技术的一个重大缺陷就是其抗风化和抗高温的能力较差，而且时间长后容易发生化学变化，从而造成固化后材料不能长期稳定的问题。

（二）矸石充填技术。该种充填采煤技术主要是通过应用重力、风力、机械等相关的外力将矸石引入到已经采空的区域进行采掘作业。按照煤矿生产的具体情况，不同充填部位所需要的充填类材料包括矸石、砂、随时和粉煤灰等，并加入少量的胶结料、添加剂等。根据采空区域所应用的外力的方式不同，矸石充填采煤方式主要包括人工充填、自溜充填、风力充填和机械充填等几种形式[2]。 在上述类型中，人工矸石充填采煤方法因为效率较低，且需要耗费大量的劳动力，在实际的生产过程中一般较少使用。

（三）部分充填技术。（1） 改变充填物的构成。对于部分存在开采需求的采空区，改变充填物的构成组分，从而加强煤层胶体结构的强度，保证实现全面的充填。在实际的施工过程中，主要遵循的原则包括：对于采空区域关键层面的部分跨距存在改善要求和采空区宽度变动的部分，需要进行对应的充填;关注对煤柱开采空间的适当预留;定期做好煤炭关键层的维护;加强地面的稳定性，避免出现地表的沉陷。（2） 冒落区的注浆充填。所谓的冒落区注浆充填就是指在没有压实的采空区冒落矸石之间存在的空隙中注入浆液进行充填，从而与矸石一起共同支撑上层的岩石覆盖层，从而达到稳定采空区的目的。

三、充填采煤技术的发展趋势分析

（一）因地制宜，适当进行采矿工艺的创新。在发展充填采矿技术的过程中，应该结合具体矿山的特点以及矿床的开采技术条件，将相关的采矿技术结合起来，形成新的采矿方法。例如，对于矿床缓倾斜极薄的矿脉开采作业过程中，就可以使用矿岩分掘，废石抛掷充填采空区域的方法。而对于矿脉厚、大，且矿岩相对稳定时，则可以使用浅孔、中深孔钻机进行采掘作业，从而提高落矿的效率。在采空之后，则使用尾砂、块石等胶结起来，或者使用高水材料进行充填，在降低充填成本的同时，提高作业效率。

（二）研发新型低成本、高强度的充填材料。高水充填材料的一个重要优势就是能够将尾砂全部利用起来，从而避免了井下环境污染，同时节约排水成本。另外，充填材料能够通过低浓度的方式进行远距离输送，保证充填效率。但是，在使用的过程中存在着不稳定的问题，容易出现风化、强度降低的问题，且材料成本依然相对较高。因此，可以开展新型的低成本、高强度充填材料研发工作，实现相关方面的突破。

（三）其他改进和发展方向。根据当前充填采煤技术的发展现状以及瓶颈，应该对充填材料进行改善，减少充填固化的时间，例如可以使用气体作为充填材料，提高充填材料固化初期的强度;同时，还要对充填量进行合理控制，通过付费充填的方式进行作业;使用充填作业的方式让充填作业更加规范，并使用采充分离的作业方式。

参考文献：

[1] 郭树贵. 充填采煤技术的应用现状与发展[J]. 技术与市场， 2014（9）.

[2] 李白碧. 我国煤矿充填开采技术的现状与发展[J]. 低碳世界， 2013（14）.